Voorgesteld in een Whitepaper 2016, het Lightning Network (LN) is een layer-2-oplossing die op Bitcoin is gebaseerd.
In dit artikel gaan we dieper in op de geschiedenis en de huidige stand van zaken van het Lightning Network van Bitcoin.
Waarom is het Lightning Network van Bitcoin in het leven geroepen?
Het Lightning Network is opgezet als antwoord op de schaalbaarheidsproblemen van Bitcoin, met name de snelheid en de kosten van Bitcoin-transacties.
Het huidige theoretische maximum aantal transacties per seconde (TPS) van Bitcoin bedraagt 10, hoewel dit in de praktijk tussen de 3 en 7 ligt. Vergelijk dit eens met traditionele betalingsverwerkers zoals VISA, die in 2020 gemiddeld 6.000 TPS verwerkten (op basis van De bewering van VISA (van 188 miljard transacties per jaar).
Transactiekosten van Bitcoin kunnen sterk variëren, afhankelijk van de huidige vraag naar het netwerk. Zo bedroegen de gemiddelde transactiekosten op 20 april 2021 meer dan $50, terwijl het gemiddelde op 9 augustus 2021 rond de $2,50 lag. Voor grote transacties, zoals bankoverschrijvingen of internationale geldtransfers, zijn de snelheid en kosten van Bitcoin vergelijkbaar met of beter dan die van alternatieven. Maar als Bitcoin wordt gebruikt voor dagelijkse betalingen (zogenaamde microtransacties, zoals een kopje koffie of benzine), moet de transactiesnelheid toenemen en moeten de transactiekosten drastisch dalen.
Het Lightning Network in theorie
Om te begrijpen hoe LN werkt en wat de huidige uitdagingen van LN zijn, moeten we het over Bitcoin hebben. De beperkende factor van het Bitcoin-netwerk is dat elke transactie in een nieuw blok op de blockchain moet worden opgenomen. Aangezien er ongeveer elke 10 minuten een blok aan de blockchain wordt toegevoegd, geldt er een harde limiet voor het aantal transacties dat mogelijk is zonder het Bitcoin-protocol ingrijpend te wijzigen.
Lees meer: Hoe werken Bitcoin-transacties?
Er zijn al eerder discussies gevoerd over ingrijpende herzieningen van het Bitcoin-protocol, die hebben geleid tot ‘hard forks’, met als meest opvallende voorbeeld de oprichting van Bitcoin Cash. Het Lightning Network is geen nieuwe blockchain, maar een layer-2-oplossing. Dit betekent dat het Bitcoin-protocol relatief ongewijzigd blijft, maar wel de voordelen biedt die ingrijpende herzieningen zouden kunnen opleveren – althans in theorie.
LN werkt door een betalingskanaal tussen twee partijen op te zetten, waarbij alleen de eerste en de laatste transactie op de Bitcoin-blockchain worden vastgelegd. Alle transacties tussen de eerste en de laatste vinden buiten de blockchain plaats, wat betekent dat deze transacties niet aan de beperkingen van het Bitcoin-protocol onderworpen zijn.
Om een betalingskanaal te openen, moeten beide partijen een bepaald bedrag aan Bitcoin vastzetten. Die Bitcoin wordt vastgehouden en kan niet worden vrijgegeven zolang het betalingskanaal open blijft. Het totale bedrag aan Bitcoin dat via dit kanaal kan worden overgemaakt, is gelijk aan het totale bedrag aan Bitcoin dat is vastgezet. Laten we dit aan de hand van een voorbeeld illustreren:
Alice en Bob willen een betalingskanaal met elkaar opzetten. Alice stort 10 BTC en Bob stort 5 BTC in het betalingskanaal. Er wordt een openingstransactie met de gezamenlijke 15 BTC van Alice en Bob op de Bitcoin-blockchain geplaatst. Zodra die transactie aan de blockchain is toegevoegd – wat 10 minuten of langer kan duren – kunnen Alice en Bob een onbeperkt aantal transacties uitvoeren met veel hogere snelheden en vrijwel zonder kosten. Hieronder staan de transacties tussen Alice en Bob:
- Alice stuurt Bob 1 BTC Alice: 9 BTC Bob: 6 BTC
- Alice stuurt Bob 2 BTC Alice: 7 BTC Bob: 8 BTC
- Bob stuurt Alice 3 BTC Alice: 10 BTC Bob: 5 BTC
- Bob stuurt Alice 1 BTC Alice: 11 BTC Bob: 4 BTC
Wanneer een van beiden of beiden het kanaal willen sluiten, wordt er een afsluitende transactie naar de blockchain verzonden met de eindsaldi van Alice en Bob. In dit geval bedraagt het eindsaldo van Alice 11 BTC en dat van Bob 4 BTC.
Wat als Alice een transactie wil uitvoeren met Carol? Nou, toevallig heeft Bob een betalingskanaal met Carol, dus voert Alice de transactie uit met Bob, en Bob geeft de transactie door aan Carol. Let wel: in dit scenario kan Bob een kleine vergoeding vragen voor het doorgeven van de transactie. Na verloop van tijd, volgens de theorie van zes graden van scheiding, Dankzij LN kan Alice transacties uitvoeren met wie dan ook.
Knooppunt A voert transacties uit met knooppunt Q, hoewel het alleen directe betalingskanalen heeft met knooppunten C en B.
Het Lightning Network in de praktijk
LN is een relatief nieuw protocol. Het staat voor tal van uitdagingen, variërend van gebruiksvriendelijkheid tot beveiliging.
Er bestaat bezorgdheid over hoe eenvoudig het is om een LN-node te draaien. Om LN tot een succes te maken, is een robuust netwerk nodig van Bitcoin-nodes waarop het LN-protocol draait. Het draaien van een LN-node kan behoorlijk moeilijk en het zou kunnen dat er problemen zijn met betalingsprikkels voor het draaien van kleinere knooppunten. Je zou echter kunnen stellen dat het draaien van LN niet veel moeilijker is dan het draaien van een volledige Bitcoin-node. Aangezien het LN echter vooral gericht is op microtransacties, zal de dagelijkse ervaring met het LN plaatsvinden via LN-compatibele wallets. In tegenstelling tot sommige van de meer gevestigde Bitcoin-wallets, betekent het feit dat deze LN-compatibele wallets nog vrij nieuw zijn dat er afwegingen moeten worden gemaakt tussen beheer en zonder bewaring versies. De LN-wallets zonder bewaring zijn lastiger in het gebruik — ze zijn verwarrender en minder overzichtelijk. De opties met bewaring zijn gebruiksvriendelijker, maar je moet je Bitcoin wel aan een derde partij toevertrouwen.
Lees meer: Begrijpen het verschil tussen wallets met en zonder bewaring, en hoe dit verband houdt met economische vrijheid.
LN heeft ook te maken met concurrenten. Per februari 2024 heeft LN ongeveer 5.000 BTC. Dit klinkt misschien als veel, maar ter vergelijking: in februari 2024 stond er meer dan 150.000 Bitcoin vast op Ethereum (WBTC, wrapped Bitcoin). Aangezien de bloktijden op Ethereum ongeveer elke 14 seconden bedragen, in tegenstelling tot de 10 minuten bij Bitcoin, is het al veel sneller om Bitcoin via WBTC op het Ethereum-netwerk te verwerken. Verder is het denkbaar dat Ethereum-projecten zoals ETH 2.0 en Ethereum Plasma zal de transactiekosten zodanig verlagen dat het Lightning Network overbodig en achterhaald wordt. Het is ook belangrijk om te onthouden dat het gebruik van WBTC alle enorme voordelen met zich meebrengt van toegang tot DeFi, wat bij LN niet het geval is.
Ten slotte, en dat is het meest zorgwekkend, is LN geconfronteerd met een aantal kwetsbaarheden. Deze omvatten:
- Griefing-aanvallen: Het geld gaat niet verloren, maar het zorgt er wel voor dat de Lightning-fondsen van het slachtoffer worden bevroren, waardoor het betalingskanaal geen transacties meer kan verwerken.
- Overstroming en plundering: Een aanvaller dwingt een groot aantal slachtoffers om hun geld tegelijkertijd via de blockchain op te nemen (flood). De aanvaller maakt gebruik van deze overbelasting om geld te stelen dat niet voor de deadline kon worden opgehaald (loot).
- Aanvallen via tijddilatatie: Een aanvaller zorgt ervoor dat het langer duurt voordat het slachtoffer nieuwe blokken opmerkt, door de levering van blokken te vertragen.
- Pinning-aanvallen: Een aanvaller zorgt ervoor dat een slachtoffer zijn LN-kanaal op onjuiste wijze sluit en steelt vervolgens afzonderlijke transacties.
Er is nog werk aan de winkel voor het Bitcoin Lightning Network
Hoewel LN kwetsbaarheden vertoont, heeft nog niemand hiervan misbruik gemaakt. Aangezien de expertise die nodig is om deze kwetsbaarheden te benutten zo groot is, is het waarschijnlijk dat dit nog niemand is gelukt. De ontwikkelaars van LN zijn ervan overtuigd dat het ontdekken van deze kwetsbaarheden het netwerk alleen maar sterker zal maken – dat het een noodzakelijke groeifase is. De ontwikkelaars zijn optimistisch over het ontwikkelen van diverse oplossingen voor de kwetsbaarheden die ze tot nu toe hebben gevonden, hoewel voor ‘pinning’-aanvallen en ‘time-dilation’-aanvallen tegelijkertijd aanpassingen nodig zijn aan zowel de LN-implementaties als aan Bitcoin Core.
Het Lightning Network staat momenteel voor tal van uitdagingen, maar het protocol is nog relatief jong en dit soort problemen zijn te verwachten. De ontwikkelaars van Lightning zullen het protocol blijven verbeteren en zullen wellicht in staat zijn om de problemen op te lossen, zodat Bitcoin op layer-2 kan worden opgeschaald.
Voor een nuchtere analyse van het Lightning Network vanuit een hoogte van 10.000 voet – geschreven door niemand minder dan een fulltime Bitcoin Core-bijdrager – kun je het artikel van Antoine Riard lezen geweldige post.
